UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO – CAMPUS DIADEMA INSTITUTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS, QUÍMICAS E FARMACÊUTICAS
AMANDA CAROLINA TONHOLLI
AVALIAÇÃO DA VULNERABILIDADE NATURAL DO AQUÍFERO NA ÁREA DE INFLUÊNCIA DA REFINARIA DE CAPUAVA (RECAP) NO MUNICÍPIO DE MAUÁ – SP UTILIZANDO MÉTODO DRASTIC E GEOPROCESSAMENTO.
DIADEMA 2018
AMANDA CAROLINA TONHOLLI
AVALIAÇÃO DA VULNERABILIDADE NATURAL DO AQUÍFERO NA ÁREA DE INFLUÊNCIA DA REFINARIA DE CAPUAVA (RECAP) NO MUNICÍPIO DE MAUÁ – SP UTILIZANDO MÉTODO DRASTIC E GEOPROCESSAMENTO.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para obtenção do título de Bacharel em Ciências Ambientais, ao Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas da Universidade Federal de São Paulo – Campus Diadema.
Orientador: Prof. Dr. Adilson Viana Soares Júnior Coorientador: Prof. MSc. Elias Isler
DIADEMA 2018
AMANDA CAROLINA TONHOLLI
Avaliação da vulnerabilidade natural do aquífero na área de influência da Refinaria de Capuava (RECAP) no município de Mauá – SP utilizando método DRASTIC e
geoprocessamento.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para obtenção do título de Bacharel em Ciências Ambientais, ao Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas da Universidade Federal de São Paulo – Campus Diadema.
Orientador: Prof. Dr. Adilson Viana Soares Júnior Coorientador: Prof. MSc. Elias Isler
COMISSÃO ORGANIZADORA
_______________________________________ Prof. Dr. Adilson Viana Soares Júnior – Orientador Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP
_______________________________________ Profa. Dra. Elisa Hardt Alves Vieira
Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP
_______________________________________ Prof. Dr. Iata Anderson de Souza
Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” – UNESP
SUPLENTES
_______________________________________ Dr. Homero Reis de Melo Júnior
Serviço Geológico do Brasil – CPRM
_______________________________________ Prof. Dr. Fábio Brás Machado
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente aos meus pais por me proporcionarem a oportunidade de cursar o ensino superior e me tornar uma profissional de excelência; sem vocês este sonho não seria possível. Agradeço ainda a minha família por toda compreensão, apoio e incentivo durante os 4 anos de graduação. Vocês são meu alicerce e motivação sempre.
Agradeço aos meus queridos amigos Graziela Dantas Gonzaga, Lorena Gonzaga Dobre Batista, Maria Isabel Garcia Rosa e Rafael Gobeti Faquim Pereira por serem minha segunda família. Sou imensamente grata pelo companheirismo em todas as situações difíceis, pelos conselhos e aprendizados constantes.
Agradeço ao meu querido orientador Adilson Soares pelo grande apoio em toda a trajetória deste trabalho, bem como pela compreensão e apoio nos momentos de aflição. Foi um grande prazer trabalhar com você neste período.
Por fim, gostaria de agradecer a todos os professores da UNIFESP, bem como aos membros do Centro Acadêmico de Ciências Ambientais e da Sustentare Jr. pelos aprendizados que me proporcionaram crescimento profissional e pessoal ao longo desta trajetória. Nunca imaginaria que o curso de Ciências Ambientais poderia me trazer tantas oportunidades, pessoas incríveis e experiências inesquecíveis. Guardarei com muito carinho cada momento.
RESUMO
A intensa industrialização nas regiões metropolitanas é responsável em grande parte pela contaminação das águas subterrâneas, devido principalmente ao descarte de efluentes e resíduos industriais, bem como pelo derramamento ou vazamento de químicos industriais. Visto isso, planos de gerenciamento ambiental têm utilizado cada vez mais o Sistema de Informação Geográfica (SIG) como ferramenta estratégica em programas de monitoramento da qualidade das águas subterrâneas. Desta forma, o presente trabalho buscou elaborar um Mapa de Vulnerabilidade do Aquífero na área Tancagem Inferior da Refinaria de Capuava (RECAP) a partir da interpolação dos dados correspondentes a cada parâmetro do método DRASTIC, sendo posteriormente manipulados com ferramentas de geoprocessamento. Foram utilizados dados obtidos na Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB), imagens de radar (Shuttle Radar Topography Mission – SRTM) e o software Surfer, Global Mapper e QGIS. Os fatores profundidade do topo do aquífero, recarga, material do aquífero, tipo de material do solo, topografia, material da zona vadosa e condutividade hidráulica condicionam o grau de vulnerabilidade natural do aquífero à contaminação. Foi criado um mapa para cada fator, onde foi atribuído um peso variando de 1 a 5. O mapa de vulnerabilidade foi elaborado a partir da soma dos mapas dos fatores condicionantes e os resultados foram classificados em quatro classes: Baixo, Moderado, Alto e Muito Alto. A partir do mapa de vulnerabilidade do aquífero foram apresentados em maior grau áreas com moderado potencial de contaminação (valores entre 100 e 115), seguido por áreas com baixa suscetibilidade (valores entre 85 e 100), áreas com alto potencial de contaminação (valores entre 115 e 130) e por último, áreas classificadas com vulnerabilidade muito alta (valores superiores a 130).
Palavras-chaves: Mapa de Vulnerabilidade; Método DRASTIC; Sistema de Informação Geográfica; Contaminação; Refinaria de Capuava.
ABSTRACT
The intense industrialization in the metropolitan regions is largely responsible for the contamination of groundwater, mainly due to the discharge of effluents and industrial resources, as well as the spillage or leakage of industrial chemical products. This key is not plant in the future of the species of driedeas waters. In this way, the present work sought to elaborate a Vulnerability Map of the Aquifer to the Capuava Refinery Area (RECAP) from the interpolation of the data corresponding to each of the DRASTIC modalities, being later manipulated with geoprocessing tools. Data were collected from the Environmental Company of the State of São Paulo (CETESB), radar images (Mobile Radar Topography Mission - SRTM) and Surfer software, Global Mapper and QGIS. The factors of aquifer depth, recharge, aquifer material, soil type, topography, vadose zone material and hydraulic conductivity, condition the degree of natural vulnerability of the aquifer to contamination. The map of vulnerability was elaborated from the sum of the maps of the conditioning factors and the results of the training in four classes: Low, Moderate, High and Very High. From the vulnerability map of the aquifer, the areas with the highest contamination intensity (values between 100 and 115) continued in areas with low susceptibility (values between 85 and 100), areas with high potential for contamination (values between 115 and 130) and, finally, areas classified with very high vulnerabilities (values greater than 130).
Keywords: Aquifer Vulnerability; DRASTIC Method; Geographic Information System; Contamination; Capuava Refinery.
Tonholli, Amanda Carolina
Avaliação da Vulnerabilidade Natural do Aquífero na Área de Influência da Refinaria de Capuava (RECAP) no Município de Mauá – SP Utilizando Método DRASTIC e Geoprocessamento / Amanda Carolina Tonholli – Diadema, 2018. 82 f.
Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciências Ambientais) – Universidade Federal de São Paulo – Campus Diadema, 2018.
Orientador: Prof. Dr. Adilson Viana Soares Júnior. Coorientador: Prof. MSc. Elias Isler.
1. Mapa de Vulnerabilidade. 2. Método DRASTIC. 3. Sistema de Informação Geográfica. 4. Contaminação. 5. Refinaria de Capuava.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Precipitação e temperatura médias para o ano de 2017 do município de Mauá ... 21
Tabela 2: Pesos para cálculo do Índice de Vulnerabilidade ... 32
Tabela 3: Intervalo, índice e peso do parâmetro D (profundidade do topo do aquífero) do método DRASTIC ... 33
Tabela 4: Intervalo, índice e peso do parâmetro R (recarga do aquífero) do método DRASTIC ... 34
Tabela 5: Material, intervalo, índice e peso do parâmetro A (material do aquífero) do método DRASTIC ... 36
Tabela 6: Material, índice e peso do parâmetro S (tipo de material do solo) do método DRASTIC ... 37
Tabela 7: Intervalo, índice e peso do parâmetro T (topografia) do método DRASTIC ... 38
Tabela 8: Material, intervalo, índice e peso do parâmetro I (impacto da zona vadosa) do método DRASTIC ... 39
Tabela 9: Intervalo, índice e peso do parâmetro C (condutividade hidráulica do aquífero) do método DRASTIC ... 40
Tabela 10: Resultados dos parâmetros DRASTIC na área Tancagem Inferior - RECAP ... 46
Tabela 11: Concentração de TPH Total (Hidrocarbonetos Totais de Petróleo) nos poços de monitoramento da área Tancagem Inferior - RECAP ... 60
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Mapa de localização da área Tancagem Inferior – RECAP... 19
Figura 2: Mapa de localização da Refinaria de Capuava (RECAP) e da área Tancagem Inferior no município de Mauá ... 20
Figura 3: Mapa geológico da área Tancagem Inferior – RECAP... 23
Figura 4: Poços de monitoramento da área Tancagem Inferior – RECAP ... 41
Figura 5: Janela do software Surfer com o procedimento de interpolação a partir da planilha de dados ... 43
Figura 6: Representação da equação do método DRASTIC ... 44
Figura 7: Mapas de profundidade do topo do aquífero, recarga, material do aquífero, tipo de material do solo, declividade, drenagem, impacto da zona vadosa e condutividade hidráulica da área Tancagem Inferior – RECAP ... 56
Figura 8: Mapas de vulnerabilidade do aquífero, potenciométrico e de contaminação por TPH Total (Hidrocarbonetos Totais de Petróleo) da área Tancagem Inferior – RECAP ... 61
SIGLAS E ABREVIAÇÕES
ANA – Agência Nacional de Águas
CEPAGRI – Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas à Agricultura da Universidade Estadual de Campinas
CETESB – Companhia Ambiental do Estado de São Paulo
CNRH – Conselho Nacional de Recursos Hídricos
CTC – Capacidade de Troca Catiônica
DAEE – Departamento de Águas e Energia Elétrica
DNAPL – Dense Non-Aqueous Phase Liquids
EPA – Environmental Protection Agency
LNAPL – Light Non-Aqueous Phase Liquids
NAPL – Non-Aqueous Phase Liquids
RECAP – Refinaria de Capuava
RMSP – Região Metropolitana de São Paulo
SIG – Sistema de Informação Geográfica
TPH – Total Petroleum Hydrocarbon
UGHRI – Unidades de Gerenciamento de Recursos Hídricos
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ... 14 2. OBJETIVOS ... 16 2.1.Objetivo Geral ... 16 2.2.Objetivos Específicos ... 16 3. JUSTIFICATIVA ... 17
4. LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ... 18
5. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 18 5.1.Aspectos Climáticos ... 18 5.2.Geologia Regional ... 21 5.3.Geomorfologia e Pedologia ... 24 5.4.Geoprocessamento ... 25 5.5.Hidrogeologia e Vulnerabilidade... 25 5.5.1. Hidrogeologia ... 25 5.5.2. Vulnerabilidade de Aquíferos ... 26
5.6.Interpolação dos Dados Espaciais ... 28
5.6.1. Mínima Curvatura (Minimum Curvature) ... 28
5.6.2. Krigagem (Kriging) ... 28
6. MATERIAIS E MÉTODOS ... 29
6.1.Aquisição dos dados ... 29
6.2.Software ... 29
6.2.1. Surfer ... 29
6.2.2. Global Mapper ... 30
6.2.3. QGIS ... 30
6.3.Método DRASTIC ... 30
6.3.2. R – Net Recharge (Recarga do Aquífero) ... 34
6.3.3. A – Aquifer Media (Material do Aquífero) ... 35
6.3.4. S – Soil Media (Tipo de Material do Solo) ... 35
6.3.5. T – Topography (Topografia) ... 37
6.3.6. I – Impact of Vadose Zone (Impacto da Zona Vadosa) ... 38
6.3.7. C – Hydraulic Conductivity of the Aquifer (Condutividade Hidráulica do Aquífero) ... 39
6.4.Tabulação dos dados ... 40
6.5.Interpolação dos dados espaciais ... 42
6.6.Mapa de contorno ... 42 6.7.Ferramenta de reclassificação ... 43 6.8.Mapa de declividade ... 44 6.9.Mapa de vulnerabilidade ... 44 6.10. Mapa potenciométrico ... 45 7. RESULTADOS ... 45
7.1.Profundidade do Topo do Aquífero (D) ... 50
7.2.Recarga do Aquífero (R) ... 51
7.3.Material do Aquífero (A) ... 51
7.4.Tipo de Material do Solo (S) ... 52
7.5.Declividade (T) ... 53
7.6.Impacto da Zona Vadosa (I) ... 53
7.7.Condutividade Hidráulica (C) ... 54
7.8.Vulnerabilidade do Aquífero (Índice DRASTIC) ... 58
7.9.Contaminação por TPH Total (Hidrocarbonetos Totais de Petróleo) ... 59
8. DISCUSSÃO ... 62
9. CONCLUSÃO ... 66
14
1. INTRODUÇÃO
A água subterrânea é um recurso natural vital que constitui 95% da água doce presente no planeta, e atua como parte imprescindível no ciclo hidrológico, bem como na provisão de água potável em ambientes urbanos e rurais, desempenhando desta maneira, papel importante social, ambiental e economicamente (UNEP, 2003).
Cerca de 51% dos municípios paulistas são abastecidos exclusivamente por águas subterrâneas, 20% são abastecidos de forma mista e 29% são abastecidos inteiramente por águas superficiais (ANA, 2010).
Configura-se aquífero todo corpo hidrogeológico que apresenta capacidade de acumular e transmitir água por intermédio de seus poros, fissuras ou espaços resultantes da dissolução e carreamento de materiais rochosos (BRASIL, 2001).
Os aquíferos são reservatórios subterrâneos naturais e podem ter uma enorme capacidade de armazenamento, sendo comumente utilizados em períodos de seca, onde muitas vezes, os reservatórios superficiais não são suficientes ao abastecimento público. No entanto, este recurso enfrenta ameaça crescente de poluição proveniente das diversas atividades antrópicas (UNEP, 2003).
A industrialização nas regiões metropolitanas produz impactos negativos à qualidade dos corpos d’água (SANTOS, 2016). Entre as atividades que geram maior risco de poluição das águas subterrâneas estão o descarte de efluentes e resíduos industriais, derramamento ou vazamento de químicos industriais durante o seu uso, armazenamento ou transporte e a intensificação do cultivo agrícola (FOSTER, 1989).
A contaminação das águas subterrâneas pode originar-se do solo, da zona não saturada, ou da zona saturada. Há pelo menos três maneiras de ocorrer a contaminação das águas subterrâneas: infiltração, migração direta e troca entre aquíferos (ZAPOROZEC & MILLER, 2000). A contaminação por infiltração é provavelmente, o mecanismo mais comum de contaminação da água subterrânea. Um poluente liberado na superfície infiltra por meio dos poros da matriz do solo ou rocha e move-se abaixo por intermédio da zona não saturada pela força da gravidade até que o topo da zona saturada seja alcançado. Depois que o poluente entra na zona saturada, ele se movimenta na direção do fluxo da água subterrânea (ZAPOROZEC & MILLER, 2000).
15 Visto isso, a questão da qualidade da água subterrânea vem se tornando cada vez mais importante no que concerne à criação de programas de monitoramento e gestão do recurso hídrico no país (ZOBY & OLIVEIRA, 2005), bem como de estudos relacionados ao grau de vulnerabilidade dos aquíferos à contaminação.
Para Hirata et al. (1991), a vulnerabilidade de um aquífero à poluição é definida como a maior ou menor suscetibilidade do mesmo ser afetado por uma carga contaminante, sendo expressa pelos seguintes fatores:
• Acessibilidade da zona saturada à penetração de poluentes;
• Capacidade de atenuação, resultante da retenção físico-química ou reação de poluentes.
Estes fatores naturais podem ainda interagir com os elementos característicos da carga poluidora, como:
• O modo de disposição no solo ou em subsuperfície;
• A mobilidade físico-química e a persistência do poluente.
Desta forma, a determinação da vulnerabilidade natural do aquífero engloba diversas características, tais como: tipo de solo, extensão da zona não saturada, parâmetros hidráulicos e recarga, fatores importantes que controlam a dinâmica do aquífero frente a um impacto e sua capacidade de auto recuperação (RIBEIRA, 2004).
No presente estudo, adotou-se o Método DRASTIC como ferramenta na análise da vulnerabilidade natural do aquífero à contaminação. Este método de sobreposição e índice baseia-se em sete parâmetros: profundidade do topo do aquífero, recarga, material do aquífero, material do solo, topografia, impacto da zona vadosa e condutividade hidráulica (ALLER et al., 1987).
Para tal finalidade, foi utilizado um ambiente SIG (Sistema de Informação Geográfica), caracterizado por um conjunto de aplicativos computacionais (hardware, software e dados geográficos) desenvolvidos para tratar, armazenar, atualizar, manipular, analisar e visualizar informações relacionadas à superfície terrestre (FITZ, 2008), sendo utilizados em diversas
16 áreas: cartografia, hidrogeologia, geologia, geomorfologia, pedologia, ecologia, planejamento territorial, entre outros (YAMADA, 2007).
Neste coxtexto, o geoprocessamento é uma ferramenta de extrema importância, uma vez que fornece ferramentas computacionais para o tratamento de informações geográficas, permitindo a manipulação de dados, tais como: mapas, imagens e cadastros, em uma única base de dados cartográficos (CÂMARA & MEDEIROS, 1996), sendo fundamental no que concerne os estudos de vulnerabilidade de aquíferos à contaminação, tendo em vista que, a partir da aplicação do Método DRASTIC e utilição de um ambiente SIG (Sistema de Informação Geográfica) para a elaboração dos mapas, é possível traçar uma estratégia de gerenciamento e monitoramento das águas subterrâneas.
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo Geral
Avaliar o grau de vulnerabilidade natural do aquífero na área correspondente à Tancagem Inferior da Refinaria de Capuava (RECAP) por intermédio do Método DRASTIC, utilizando ferramenta de geoprocessamento.
2.2. Objetivos Específicos
• Comparar o mapa de vulnerabilidade do aquífero com a pluma de contaminação de TPH Total (Hidrocarbonetos Totais de Petróleo) e analisar a correlação entre maior grau de suscetibilidade e dados de contaminação da área de estudo.
• Avaliar, a partir do comparativo entre o mapa de vulnerabilidade do aquífero e o mapa de contaminação, se o método DRASTIC associado ao geoprocessamento é eficiente como medida de prevenção em planos de gerenciamento de águas subterrâneas.
17
3. JUSTIFICATIVA
Segundo levantamento realizado pelo Ministério da Saúde existem no país cerca de 15.000 áreas com contaminação em solo e/ou água e que aproximadamente 1,3 milhão de habitantes estão expostos diretamente ao consumo ou contato dérmico. As atividades petroquímicas, de extração mineral, siderúrgicas, fábricas e galpões de agrotóxicos estão listados como os principais causadores de contaminação (ZOBY, 2008).
A determinação da vulnerabilidade natural do aquífero une parâmetros como litologia, hidrografia, pedologia, relevo e mapas de declividade e de superfície potenciométrica, representando desta maneira, ferramenta fundamental no que concerne a compreensão da dinâmica dos contaminantes no meio ambiente.
Por ser um método paramétrico completo, o índice de vulnerabilidade tem sido amplamente aceito e aplicado como ferramenta para auxiliar nas decisões políticas relativas à proteção das águas subterrâneas contra a poluição em diversos países (SANTOS, 2016a).
As técnicas de geoprocessamento e análise em Sistema de Informação Geográfica têm revolucionado o procedimento de elaboração de mapas de suscetibilidade, reduzindo o tempo de elaboração, aprimorando a definição das classes de vulnerabilidade, permitindo ainda manipular, analisar, e incorporar dados com uma componente espacial, tais como dados geológicos e hidrogeológicos (SANTOS, 2016a).
A sobreposição dos mapas referentes aos parâmetros da metodologia DRASTIC, os quais são ponderados com seus respectivos pesos e cargas, é baseada na técnica de análise multicriterial ponderada, utilizada em casos que se apresentam diferentes cargas e pesos para os parâmetros e variáveis que contribuem para a ocorrência de um determinado processo. Essa técnica de modelagem pode ser utilizada para a espacialização de dados, permitindo agregar diferentes fontes de informação e estimar a probabilidade de um fenômeno ocorrer (FERREIRA et al., 2008), sendo fundamental no estudo em questão.
18
4. LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
O estudo foi realizado na área Tancagem Inferior da Refinaria de Capuava – RECAP, localizada no Polo Petroquímico de Capuava (Figura 1), com área aproximada de 564.905 m² (56,49 ha). As coordenadas geográficas do ponto central são 23º38’39,71” Sul e 46º27’39,90” Oeste.
A refinaria está situada na Avenida Alberto Soares Sampaio, nº 2122 A, Distrito de Capuava, município de Mauá na Região Metropolitana de São Paulo, Região do ABC Paulista, O município de Mauá é limitado pelos Municípios de São Paulo (Norte), Ribeirão Pires (Leste e Sul), Ferraz de Vasconcelos (Nordeste) e Santo André (Oeste), conforme Figura 2.
5. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
5.1. Aspectos Climáticos
A área de estudo localiza-se a 800 metros acima do nível do mar, na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), sendo o clima caracterizado como Tropical de Altitude (CWa) de acordo com a classificação de Köppen-Geiger, com temperatura média durante o ano em torno de 20°C. Durante o inverno (seco e frio) a temperatura varia de 9° a 17°C enquanto no verão (quente e úmido) as temperaturas médias ultrapassam os 27°C (CEPAGRI, 2018).
A precipitação média anual para o ano de 2017 foi de aproximadamente 1413 mm. A Tabela 1 mostra os dados de temperatura média e precipitação no Município de Mauá-SP para o ano de 2017. As informações foram obtidas no banco de dados do Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas à Agricultura da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) – CEPAGRI.
19 Figura 1. Mapa de localização da área Tancagem Inferior – RECAP.
20 Figura 2. Mapa de localização da Refinaria de Capuava (RECAP) e da área Tancagem Inferior no município de
21 Tabela 1. Precipitação e temperatura médias para o ano de 2017 do município de Mauá.
Temperatura do Ar (°C) Chuva (mm)
Mês Mínima
Média
Máxima
Média Média Média
Janeiro 17,2 28,2 22,7 232,0 Fevereiro 17,5 28,2 22,8 211,3 Março 16,6 27,8 22,2 170,98 Abril 13,9 25,7 19,8 85,0 Maio 11,1 23,7 17,4 76,1 Junho 9,5 22,5 16,0 52,1 Julho 9,0 22,6 15,8 34,3 Agosto 10,2 24,4 17,3 42,2 Setembro 12,1 25,4 18,7 74,4 Outubro 13,9 26,1 20,0 125.5 Novembro 14,9 27,0 20,9 125,7 Dezembro 16,4 27,2 21,8 184,1 Ano 13,5 25,7 19,6 1413,6 Mínima 9,0 22,5 15,8 34,3 Máxima 17,5 28,2 22,8 232,0
Fonte: Adaptado de CEPAGRI (2018).
5.2. Geologia Regional
Segundo Isler (2014) a área de estudo insere-se no contexto geológico do Complexo Embu, de idade Neoproterozóica (1000 a 542 Ma), e da Bacia de São Paulo, de idade Cenozoica, conforme Figura 3.
O Complexo Embu é limitado a norte pelo sistema de falhas de Taxaquara e do Rio Jaguari e ao sul pela Falha de Cubatão, sendo formado basicamente por xistos, filitos, migmatitos, gnaisses migmatizados, quartzitos, anfibolitos e rochas calcossilicatadas (GURGUEIRA, 2013). Segundo Riccomini et al. (2004), o Cinturão Ribeira, contexto geotectônico cujo Complexo Embu está inserido, é constituído por gnaisses, migmatitos e
22 rochas metamórficas de baixo a médio grau, de idade Arqueana a Neoproterozóica e porções de rochas granitóides intrusivas de idade Neoproterozóica.
Durante o Cenozoico desenvolveu-se o Sistema Rift Continental do Sudeste Brasileiro (RICCOMINI, 1989), sistema inserido entre as serras do Mar e Mantiqueira onde estão presentes as bacias sedimentares de Cubatão, Pariquera-Açu, São Paulo, Taubaté, Resende, Volta Redonda, Guanabara e São José do Itaboraí (ISLER, 2014), apresentando-se como uma faixa estreita e alongada, seguindo a linha de costa atual (RICCOMINI et al., 2004).
O embasamento da Bacia de São Paulo é representado por rochas cristalinas pré-cambrianas, com estruturas complexas (MELO et al., 1995), sendo influenciado por diversas entidades geotectônicas, caracterizados por movimentos de fragmentação e colisão ocorridos durante o Neoproterozóico (GURGUEIRA, 2013).
Os falhamentos que deram origem às Bacias Continentais do Sudeste do Brasil estão intimamente relacionados à disposição dos cinturões de cisalhamento, como é o caso do Cinturão de Dobramentos Ribeira (HASUI, 1990).
Segundo Riccomini (1989), no Eoceno-Oligoceno ocorreu a formação de um hemigráben de direção ENE, onde as bacias de São Paulo, Taubaté, Resende e Volta Redonda se instalaram, caracterizando-se como a principal fase de desenvolvimento do Rift Continental do Sudeste Brasileiro.
Na área de estudo, a Bacia de São Paulo é representada pela Formação Resende, unidade basal e lateral do Grupo Taubaté, e limite dos depósitos de sistema de leques aluviais associados à planícies aluviais de rios que se entrelaçam nas bacias de São Paulo, Taubaté, Resende e Volta Redonda, bem como pela Formação São Paulo, sistema fluvial meandrante de idade Oligocênica, que ocupa o topo do Grupo Taubaté presente na Bacia de São Paulo. Os principais litotipos da Formação São Paulo são os siltitos, argilitos laminados e arenitos médios a grossos gradando para sedimentos mais finos (RICCOMINI, 1989).
23 Figura 3. Mapa geológico da área Tancagem Inferior – RECAP.
Fonte: Coutinho (1980).
Organizadores: Prof. Dr. Adilson Soares e Amanda Tonholli.
24
5.3. Geomorfologia e Pedologia
Segundo Silva (1992), a área regional está inserida na zona geomorfológica do Planalto Paulista, caracterizada pela predominância de formas de relevo suavizadas, com altitudes entre 715 e 900 m, desenvolvida sobre filitos, micaxistos, gnaisses e migmatitos. O Planalto Paulista limita-se a sul pelas escarpas das serras do Mar e Paranapiacaba e ao norte pelas serras terminais da Serra da Mantiqueira (ALMEIDA, 1964).
O Planalto Paulista é dividido ainda em subzonas, domínios de menor complexidade morfológica, tais como: Colinas de São Paulo, formada por colinas pequenas com espigões locais, desenvolvidos sobre os sedimentos da Bacia de São Paulo, e Morraria de Embu, representado por morrotes alongados paralelos, morrotes baixos e morros paralelos, com passagem gradual de um sistema para outro (SILVA, 1992). Os morrotes baixos, os morrotes alongados e os mares de morros formam um relevo de transição entre as colinas e as áreas mais acidentadas, apresentando declividades médias entre 15% a 30% (ALMEIDA, 1964).
No interior do planalto, o relevo das áreas cristalinas é caracterizado por morros que se salientam nos divisores das bacias dos rios Tietê, Tamanduateí e Pinheiros, com perfis suavizados, não ultrapassando os 900 m (ALMEIDA, 1964).
Na região onde a área de estudo está inserida há predominância de Argissolos Vermelho-Amarelos distróficos associados a Cambissolos Háplicos distróficos (OLIVEIRA et al., 1999 apud ISLER, 2014). Segundo o Relatório de Investigação Detalhada da área Tancagem Inferior da Refinaria de Capuava, realizado em novembro de 2014, parte da área apresenta granulometria com maior porcentagem de areia fina, estando em torno de 20,56 a 40,94%, enquanto as porcentagens de silte e argila variam de 12,31% a 22,19% e 24,15 a 36,41%, respectivamente, passando gradualmente da faixa de areia para argila. Estes solos são caracterizados por serem típicos de áreas cujo relevo apresenta ondulações suaves, como exposto anteriormente.
Onde há presença de xistos na área Tancagem Inferior, há formação de solos com coloração roxa e vermelha, argilosos micáceos e profundos (OLIVEIRA et al., 1999 apud ISLER, 2014). O solo superficial é argilo-siltoso, apresentando predominância de micas e argilo-areno-siltoso, nas áreas com presença de quartzo em maior grau (OLIVEIRA et al., 1999 apud ISLER, 2014).
25
5.4. Geoprocessamento
Segundo Ferreira et al. (2008) o uso de sistemas de informações geográficas (SIG) tem auxiliado na sobreposição e interpretação de informações espaciais adquiridas de uma determinada área de interesse. A análise multicriterial ponderada é uma técnica usualmente utilizada, sendo eficiente para os casos em que se têm diferentes variáveis ou condicionantes que contribuem para a ocorrência de um determinado processo, onde se deve, portanto, determinar a importância relativa de cada uma delas (FERREIRA et al., 2008).
Diferentes fatores que influenciam o processo são sintetizados por meio do cruzamento ordenado por pesos previamente definidos pelo(s) analista(s). Contudo, as informações submetidas ao cruzamento e os seus respectivos pesos associados necessitam de uma rigorosa avaliação para que o resultado do cruzamento represente da melhor forma possível a síntese desejada da informação (FERREIRA et al., 2008).
5.5. Hidrogeologia e Vulnerabilidade
5.5.1. Hidrogeologia
A Bacia do Alto Tietê assenta-se sobre dois domínios hidrogeológicos principais: o domínio cristalino, constituído por rochas cristalinas magmáticas, metamórficas e vulcânicas basálticas, cujo armazenamento de água ocorre principalmente em descontinuidades das rochas como fraturas e falhas; e o domínio sedimentar, constituído por rochas sedimentares depositadas desde a Era Paleozoica até a Cenozoica, no qual o armazenamento de água ocorre nos poros dos sedimentos (DAEE, 2013).
De acordo com Hirata & Ferreira (2001) a área de estudo localiza-se na Bacia do Alto Tietê, unidade hidrológica que engloba os domínios da Bacia Sedimentar de São Paulo e as rochas pré-cambrianas do embasamento cristalino que as circundam. Os sedimentos preenchem um hemigráben, desenvolvido em terrenos cristalinos representados por granitos sin e pós-tectônicos e por rochas metamórficas, que incluem os migmatitos, gnaisses, xistos e metassedimentos, relacionados ao Complexo Embu. Por sua vez, os sedimentos com espessuras médias pertencem ao Grupo Taubaté, subdividido nas formações Resende, Tremembé e São
26 Paulo. Este contexto geológico define duas unidades aquíferas: O Sistema Aquífero Cristalino e o Sistema Aquífero Sedimentar (HIRATA & FERREIRA, 2001).
O Sistema Aquífero Cristalino ocorre nos domínios das rochas cristalinas do embasamento. Segundo o comportamento hidráulico das rochas é possível distinguir duas unidades neste sistema. O primeiro, relacionado às rochas intemperizadas, conforma um aquífero de porosidade granular heterogêneo, de natureza livre, com espessuras médias de 50 m (HIRATA & FERREIRA, 2001).
Sob o manto de intemperismo, ocorre o aquífero cristalino propriamente dito, onde as águas circulam por descontinuidades da rocha, ou seja, fraturas e falhas abertas, sendo esta unidade de caráter livre a semi-livre (HIRATA & FERREIRA, 2001). Por sua vez, o Sistema Aquífero Sedimentar é o mais intensamente explorado, caracterizando-se como um aquífero livre a semi-confinado (HIRATA & FERREIRA, 2001).
5.5.2. Vulnerabilidade de Aquíferos
O conceito de vulnerabilidade intrínseca de aquíferos surgiu na literatura no final dos anos 60 e início da década de 1970 por meio de Albinet & Margat (1970), como sendo a possibilidade de percolação e difusão de contaminantes da superfície do solo até o nível freático sob condições naturais.
De acordo com Anane et al. (2013) desde então, diversos métodos de mapeamento foram desenvolvidos, como: DRASTIC (ALLER et al., 1987), GOD (FOSTER & HIRATA, 1988), AVI (VAN STEMPVOORT et al., 1992), SINTACS (CIVITA, 1994), EPIK (DOERFLIGER & ZWAHLEN, 1997), RISK (PETELET-GIRAUD et al., 2000) e MINNESOTA (MURAT, 2000).
O uso do método depende do tipo de aquífero, tipo de poluente e disponibilidade de dados. Por exemplo, o EPIK e RISK são utilizados para aquíferos cársticos. DRASTIC e MINNESOTA são modelos de análise da vulnerabilidade intrínseca onde os principais fatores de influência são: valor de recarga, propriedades do solo e características das áreas insaturadas e saturadas (ANANE et al., 2013).
Segundo Melo Júnior (2008) esses mapas de vulnerabilidade têm o objetivo de verificar as características hidrogeológicas da área de estudo com a finalidade de: proteger áreas onde a
27 atividade antrópica ainda é pouco expressiva, mas que podem apresentar aquíferos com elevado grau de vulnerabilidade à contaminação, e a partir dessa análise, desenvolver estratégias de gestão ou, áreas densamente povoadas e com intensas atividades de risco, que podem configurar importante perigo à contaminação.
A vulnerabilidade do aquífero é determinada pelas características intrínsecas do mesmo (ALBINET & MARGAT, 1970), pelo tipo de contaminante e pelo caráter da fonte de contaminação (VRBA & ZAPOROZEC, 1994; DUCCI & SELLERINO, 2013). A vulnerabilidade intrínseca do aquífero depende da condutividade hidráulica das zonas saturada e insaturada, da profundidade do lençol freático e da recarga das águas subterrâneas; além das condições do fluxo de água em diferentes meios hidrogeológicos: meio poroso, fissurado ou cárstico. (ALBINET & MARGAT, 1970).
Mapas de vulnerabilidade são largamente utilizados em áreas onde as ações de proteção da água subterrânea são críticas. Além disso, esta abordagem é útil para avaliar as atividades recorrentes na área, bem como a possibilidade de contaminação do solo e água subterrânea proveniente das mesmas, verificando o grau de suscetibilidade do aquífero (AL-ZABET, 2002). Um mapeamento das características hidrogeológicas do aquífero, bem como das atividades antrópicas são capazes de demonstrar as áreas de maior potencial à contaminação das águas subterrâneas, sendo especialmente importante na gestão da área, ao evitar eventos de contaminação que possam prejudicar a população local (AL-ZABET, 2002).
As técnicas de geoprocessamento e análise em Sistema de Informação Geográfica têm revolucionado o procedimento de elaboração de mapas de vulnerabilidade de aquíferos, reduzindo o tempo de elaboração, aprimorando a definição das classes de vulnerabilidade, permitindo ainda manipular, analisar, e incorporar dados com uma componente espacial, tais como dados geológicos e hidrogeológicos (SANTOS, 2016a). Trabalhos como os de Panagopoulos et al. (2006), Sener et al. (2009), Neshat et al. (2014), Chitsazan & Akhtari (2008), Hamza et al. (2007), Hernández-Espriú et al. (2014), Jamrah et al. (2007), Mona Khakhar et al. (2017), Ouedraogo et al. (2016), Rahman (2008), Van Stempvoort et al. (1993), Wang & Chen (2012) e Yin et al. (2012) são exemplos da utilização dos Sistemas de Informação Geográfica na avaliação da vulnerabilidade de aquíferos com base no Índice DRASTIC, mostrando o potencial da ferramenta para estudos desta natureza.
28
5.6. Interpolação dos Dados Espaciais
Segundo LANDIM (2003) um mapa é construído usando-se a posição espacial de um determinado ponto e o valor correspondente à variável medida, geralmente representados pelos valores X, Y e Z.
Uma malha regular de pontos XYZ é gerada a partir de uma planilha de pontos de entrada, e somente após este procedimento são construídos os mapas de interpolação. O procedimento de interpolação dos dados espaciais (gridding) é fundamental na reorganização dos dados em uma malha, como etapa inicial antes da aplicação das funções de interpolação, definindo assim, uma malha regular (grid) sobre a área considerada e calcula os valores nos pontos (nós) do reticulado com base nos valores dos pontos já amostrados (LANDIM, 2003; LANDIM et al., 2002). Após a interpolação dos dados, um algoritmo matemático é utilizado para ajustar uma superfície por meio dos dados estimados para os pontos.
5.6.1. Mínima Curvatura (Minimum Curvature)
Segundo Landim (2003) a Mínima Curvatura é um algoritmo que utiliza equações diferenciais para ajustar uma superfície. São efetuados cálculos de derivação repetidamente até que seja alcançada uma diferença especificada entre os valores amostrados e os estimados, ou até que um número máximo de interações seja atingido.
5.6.2. Krigagem(Kriging)
A Krigagem é um algoritmo de estimativa de valores de variáveis distribuídas no espaço a partir de valores adjacentes enquanto considerados como interdependentes pelo semivariograma (LANDIM, 2003).
Trata-se de um método que expressa padrões sugeridos na malha amostral. A krigagem utiliza informações a partir do semivariograma para encontrar os pesos ideais a serem associados às amostras que irão estimar um ponto. Como o semivariograma é uma função da distância entre as amostragens, determinam-se pesos diferentes de acordo com o arranjo geográfico definido pelo grid amostral. Com este método torna-se viável a melhor estimativa possível para locais não amostrados, pela minimização da variância do erro (LANDIM, 2003).
29
6. MATERIAIS E MÉTODOS
6.1. Aquisição dos dados
Os dados necessários para a elaboração do mapa de vulnerabilidade segundo o método DRASTIC foram obtidos na CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo), durante o mês de maio de 2018 a partir da consulta aos relatórios de investigação confirmatória e detalhada executados pela empresa Georadar, como: profundidade do topo do aquífero, material do aquífero, tipo de material do solo, material da zona vadosa e condutividade hidráulica da área Tancagem Inferior da Refinaria de Capuava, dos meses de janeiro e novembro de 2014. Foram coletados ainda os valores das concentrações de TPH Total para o mesmo período.
O valor da Recarga, necessária para a aplicação do método, foi obtido a partir de Wahnfried & Hirata (2005) para a área de influência da Bacia Hidrográfica do Alto Tietê, que corresponde a 250 mm/ano.
Para a elaboração do mapa declividade da área foi utilizada a imagem ALOS PALSAR, com resolução espacial de 12,5 metros, obtida a partir da plataforma Alaska Satellite Facility (https://www.asf.alaska.edu/sar-data/palsar/terrain-corrected-rtc/).
6.2. Software
6.2.1. Surfer
O software Surfer é um conjunto de programas desenvolvidos pela Golden Software Inc. utilizado para a confecção de mapas de variáveis a partir de dados espacialmente distribuídos, baseado em grid que interpola dados XYZ (GOLDEN SOFTWARE, 2017). É possível produzir diferentes tipos de mapas, incluindo contorno, relevo, mapas de superfície 3D, entre outros (GOLDEN SOFTWARE, 2017). No presente trabalho foi utilizada a versão 11 do software para a interpolação dos dados de entrada correspondentes aos fatores do método DRASTIC.
30
6.2.2. Global Mapper
Global Mapper é um pacote de softwares de Sistema de Informações Geográficas (SIG) desenvolvido pela Blue Marble Geographics. Este programa apresenta uma vasta gama de Base de Dados Geoespaciais, fornecendo ao usuário ferramentas que permitem criar mapas topográficos, grids de terreno, mapas 3D do relevo, entre outras funcionalidades de forma rápida, fácil e intuitiva (BLUE MARBLE GEOGRAPHICS, 2017). Para a elaboração do mapa de relevo da área de estudo foi utilizada a versão 13 do software.
6.2.3. QGIS
O software QGIS é um Sistema de Informações Geográficas de Código Aberto desenvolvido pela QGIS Development Team em maio de 2002, visando fornecer recursos de maneira acessível ao usuário (QGIS DEVELOPMENT TEAM, 2018).
Com uma interface fácil e intuitiva, são disponibilizadas diversas ferramentas para integrar informações, permitindo analisar, representar, visualizar e manipular dados espaciais (QGIS DEVELOPMENT TEAM, 2018). No presente trabalho foi utilizada a versão 3.2.3, lançada em 2018. O software QGIS foi utilizado no presente trabalho para a elaboração do mapa de vulnerabilidade natural do aquífero.
6.3. Método DRASTIC
No presente trabalho adotou-se a metodologia desenvolvida por Aller et al., (1987) para a EPA (Environmental Protection Agency), objetivando caracterizar o potencial de contaminação de qualquer contexto hidrogeológico. O nome DRASTIC se refere a um acrônimo, em inglês, composto pelos sete parâmetros que são utilizados no cálculo do método, dispostos abaixo:
31 • D (Depth to water) – Profundidade do nível freático sob a superfície do terreno. Influi
no tempo de trânsito;
• R (Net Recharge) – Recarga que o aquífero recebe. Influi no trânsito;
• A (Aquifer media) – Litotipo e estrutura do meio aquífero. Influi na renovação da água do aquífero;
• S (Soil media) – Tipo de solo. Influi no transporte de massa de contaminantes não conservativos;
• T (Topography) – Inclinação do terreno. Influi na evacuação da água com contaminante por escoamento superficial e subsuperficial;
• I (Impact of vadose zone) – Natureza da zona não saturada. Influi no transporte de contaminantes reativos;
• C (Hydraulic Conductivity of the aquifer) – Condutividade hidráulica do aquífero. Influi na renovação da água do aquífero.
Esses parâmetros foram considerados na elaboração do método objetivando garantir que os requisitos mínimos na avaliação do potencial de poluição de uma determinada área fossem preenchidos para diferentes contextos hidrogeológicos e por possuírem dados usualmente disponíveis a partir de diversas fontes (ALLER et al., 1987).
Cada fator DRASTIC foi avaliado em relação aos outros para determinar a importância relativa de cada fator. Para cada um foi atribuído um peso relativo variando de 1 a 5. Os fatores mais significativos têm peso 5; e o menos significativo, peso de 1, conforme demonstrado na Tabela 2.
32 Tabela 2. Pesos para cálculo do Índice de Vulnerabilidade.
Parâmetro Peso
Profundidade do topo do aquífero 5
Recarga do aquífero 4
Material do aquífero 3
Material do solo 2
Topografia 1
Impacto da zona vadosa 5
Condutividade hidráulica do aquífero 3 Fonte: ALLER et al. (1987).
Cada fator foi dividido em classes que têm um impacto sobre o potencial de poluição. Cada intervalo para cada fator DRASTIC foi avaliado em relação aos outros para determinar o significado relativo de cada classe em relação ao potencial de poluição. Para cada fator foi atribuído uma classificação que varia entre 1 e 10 (ALLER et al., 1987).
O modelo DRASTIC avalia a vulnerabilidade intrínseca das águas subterrâneas em termos de índice DRASTIC usando a fórmula abaixo:
DRASTIC = Dp x Di + Rp x Ri + Ap x Ai + Sp x Si + Tp x Ti + Ip x Ii + Cp x Ci
Onde:
D – profundidade do topo do aquífero, R – recarga, A – material do aquífero, S – tipo de material do solo, T – topografia, I – impacto da zona vadosa e C – condutividade hidráulica, “i” é o valor de classificação e “p” peso atribuído a cada parâmetro.
33
6.3.1. D – Depth to Water (Profundidade do Topo do Aquífero)
De acordo com Aller et al. (1987) a profundidade da água é um parâmetro importante uma vez que determina a profundidade na qual um contaminante irá percorrer antes de chegar ao aquífero, sendo essencial na definição do tempo de contato entre o contaminante e o meio, bem como no entendimento do processo de atenuação, que ocorre em maior grau quanto maior for a profundidade do topo do aquífero, visto que o tempo e espaço para o contaminante percorrer é maior.
Os intervalos de profundidade do topo do aquífero conforme definido no Método DRASTIC foram estipulados onde o potencial de água subterrânea à poluição muda significativamente (ALLER et al., 1987).
A Tabela 3 demonstra os intervalos de profundidade, bem como o índice de risco à contaminação associado a estes e o peso do parâmetro em questão.
Tabela 3. Intervalo, índice e peso do parâmetro D (profundidade do topo do aquífero) do método DRASTIC.
Intervalo (pés) Índice 0 – 5 10 5 – 15 9 15 – 30 7 30 – 50 5 50 – 75 3 75 – 100 2 >100 1 Peso 5
34
6.3.2. R – Net Recharge (Recarga do Aquífero)
Para Aller et al. (1987) a recarga é definida como a quantidade total de água que é aplicada à superfície do solo e se infiltra para alcançar o aquífero. A recarga inclui a quantidade anual média de infiltração e não leva em consideração a distribuição, intensidade ou duração de eventos de recarga.
A recarga é um parâmetro fundamental nos estudos de vulnerabilidade de aquíferos uma vez que é responsável pelo transporte de contaminantes verticalmente para o lençol freático e horizontalmente dentro do aquífero, bem como na dispersão e diluição do contaminante na zona vadosa e na zona saturada. Portanto, a recarga de um aquífero atua como veículo principal na lixiviação e transporte de contaminantes sólidos e líquidos para o lençol freático. Quanto maior a recarga, maior o potencial para poluição das águas subterrâneas (ALLER et al., 1987).
Conforme exposto por Aller et al. (1987) os intervalos de recarga estipulados são amplos e permitem ao utilizador uma “ação profissional" na escolha do intervalo de recarga de maior representatividade para a área. A Tabela 4 demonstra os intervalos de recarga, bem como o índice de risco associado a estes e o peso do parâmetro em questão.
Tabela 4. Intervalo, índice e peso do parâmetro R (recarga do aquífero) do método DRASTIC.
Intervalo (polegadas) Índice
0 – 2 1 2 – 4 3 4 – 7 6 7 – 10 8 >10 9 Peso 4
35
6.3.3. A – Aquifer Media (Material do Aquífero)
Segundo Aller et al. (1987) o material que constitui o aquífero refere-se à rocha consolidada ou não consolidada que o abriga. Um aquífero é definido como uma unidade de rocha subsuperficial que produz quantidades suficientes de água para uso. A água está contida nos aquíferos dentro dos espaços porosos de rochas granulares e clásticas e nas fraturas e aberturas de solução de rocha não clástica e não granular (ALLER et al., 1987).
O sistema de fluxo da água dentro do aquífero é afetado pelo material constituinte do mesmo. O caminho e o espaço que um contaminante percorre são regidos pelo fluxo de água dentro do aquífero e atuam de maneira preponderante na determinação do tempo disponível para processos de atenuação como sorção, reatividade e dispersão. O material do aquífero também influencia a área superficial específica com a qual o contaminante pode entrar em contato dentro do aquífero. Em geral, quanto maior o tamanho do grão e quanto mais fraturas ou aberturas existem dentro do aquífero, maior a permeabilidade e menor a capacidade de atenuação dos meios aquíferos (ALLER et al., 1987). Visto isso, os intervalos correspondentes a cada material, bem como o índice de risco à contaminação associado a estes e o peso do parâmetro em questão são demonstrados na Tabela 5.
6.3.4. S – Soil Media (Tipo de Material do Solo)
Segundo o Soil Survey Manual (1951) o solo constitui parte da superfície terrestre, e possui propriedades resultantes do efeito integrado do clima e dos organismos vivos, agindo sobre o material de origem e condicionado pelo relevo por um determinado período de tempo, caracterizando-se como um meio importante ao desenvolvimento das plantas.
O solo apresenta um impacto significativo sobre o processo de infiltração e, portanto, sobre a capacidade de um contaminante mover-se verticalmente para a zona vadosa. A presença de materiais de textura fina, como argilas, pode diminuir a permeabilidade relativa do solo e restringir a migração de contaminantes (ALLER et al., 1987).
36 Tabela 5. Material, intervalo, índice e peso do parâmetro A (material do aquífero) do método DRASTIC.
Material Intervalo Índice Xisto argiloso, argilito 1 – 3 2 Rochas ígneas/metamórficas 2 – 5 3 Rochas ígneas/metamórficas alteradas 3 – 5 4
Sedimentos glaciares 4 – 6 5
Arenito, calcário e argilito estratificados 5 – 9 6
Arenito maciço 4 – 9 6 Calcário maciço 4 – 9 6 Areia e cascalho 4 – 9 8 Basalto 2 – 10 9 Calcário cárstico 9 – 10 10 Peso 3
Fonte: ALLER et al. (1987).
Além disso, onde o solo apresenta maior espessura, os processos de biodegradação e sorção podem ser mais significativos. Em geral, a suscetibilidade à poluição de um solo é estritamente relacionada ao tipo de argila presente, bem como pelo potencial de expansão ou contração da mesma e, pelo tamanho dos grãos presentes no solo. Normalmente, quanto menor a capacidade de expansão das argilas e menor os grãos, menor é o potencial de contaminação (ALLER et al., 1987). Visto isso, os tipos de materiais do solo, bem como o índice de risco à contaminação associado a estes e o peso do parâmetro em questão são demonstrados na Tabela 6.
37 Tabela 6. Material, índice e peso do parâmetro S (tipo de material do solo) do método DRASTIC.
Material Índice
Fino ou ausente 10
Cascalho 10
Arenoso 9
Turfa 8
Argila agregada e/ou expansível 7
Franco arenoso 6
Franco 5
Franco siltosa 4
Franco argiloso 3
Lixo/esterco 2
Argila não agregada e não expansível 1
Peso 2
Fonte: ALLER et al. (1987).
6.3.5. T – Topography (Topografia)
Segundo Aller et al. (1987) topografia refere-se à variabilidade do declive da superfície. Este parâmetro controla a probabilidade de um poluente escoar ou permanecer na superfície tempo suficiente para se infiltrar. Geralmente, em encostas íngremes a velocidade de escoamento da água no solo é maior.
Visto isso, a Tabela 7 apresenta os intervalos de inclinação escolhidos como significativos em relação ao potencial de contaminação das águas subterrâneas, bem como o índice de risco associado a estes e o peso do parâmetro em questão.
38 O intervalo de inclinação de 0 a 2% apresenta maior potencial de infiltração de um determinado contaminante no solo. Por outro lado, o valor de inclinação maior que 18 configura alta capacidade de escoamento e, portanto, menor probabilidade de infiltração dos contaminantes e baixo potencial de poluição da água subterrânea (ALLER et al., 1987).
Tabela 7. Intervalo, índice e peso do parâmetro T (topografia) do método DRASTIC.
Intervalo (porcentagem) Índice
0 – 2 10 6 – 2 9 6 – 12 5 12 – 18 3 >18 1 Peso 1
Fonte: ALLER et al. (1987).
6.3.6. I – Impact of Vadose Zone (Impacto da Zona Vadosa)
A zona vadosa é definida como a porção acima do lençol freático que é saturada ou insaturada descontinuamente. O tipo de material da zona vadosa determina as características de atenuação entre o horizonte do solo e o lençol freático. Entre os processos que podem ocorrer na zona vadosa destacam-se: biodegradação, neutralização, reações químicas, volatilização e dispersão. O material que constitui a zona vadosa controla ainda o caminho cujo contaminante irá percorrer, afetando assim o tempo disponível para a atenuação (ALLER et al., 1987).
Considerando que todo processo antropogênico capaz de poluir ou contaminar as águas subterrâneas tem origem na superfície do solo, o papel da zona não saturada assume especial importância. É por meio da zona não saturada que se realizam as interações do meio aquífero com o contexto ambiental natural e as formas de uso e ocupação do meio físico (REBOUÇAS, 1992).
39 Visto isso, os intervalos correspondentes a cada material, bem como o índice de risco associado a estes e o peso do parâmetro em questão são demonstrados na Tabela 8.
Tabela 8. Material, intervalo, índice e peso do parâmetro I (impacto da zona vadosa) do método DRASTIC.
Material Intervalo Índice
Camada confinante 1 1
Argila/silte 2 – 6 3
Xisto argiloso, argilito 2 – 5 3
Rochas ígneas/metamórficas 2 – 8 4
Calcário 2 – 7 6
Arenito 4 – 8 6
Arenito, calcário e argilito estratificados 4 – 8 6 Areia e cascalho com porcentagem
significativa de silte e argila 4 – 8 6
Areia e cascalho 6 – 9 8
Basalto 2 – 10 9
Calcário Cárstico 8 – 10 10
Peso 5
Fonte: ALLER et al. (1987).
6.3.7. C – Hydraulic Conductivity of the Aquifer (Condutividade Hidráulica do Aquífero)
Segundo Aller et al. (1987) a condutividade hidráulica refere-se à facilidade com que a água se movimenta no meio. A taxa do fluxo de água dentro do aquífero controla a dinâmica de egresso dos contaminantes.
40 Visto isso, altos valores de condutividade hidráulica estão associados a um maior potencial de poluição, enquanto os valores baixos estão associados a um menor potencial de contaminação. A Tabela 9 apresenta os intervalos de condutividade hidráulica, bem como o índice de risco à contaminação associado a estes e o peso do parâmetro em questão.
Tabela 9. Intervalo, índice e peso do parâmetro C (condutividade hidráulica do aquífero) do método DRASTIC.
Intervalo (GPD/FT²) Índice 1 – 100 1 100 – 300 2 300 – 700 4 700 – 1000 6 1000 – 2000 8 > 2000 10 Peso 3
Fonte: ALLER et al. (1987).
6.4.Tabulação dos dados
Os dados adquiridos na CETESB foram tabulados em planilhas com colunas X, Y e Z, onde: X é a longitude, Y é a latitude e Z é o valor do parâmetro correspondente ao Método DRASTIC. Foram elaboradas seis planilhas, uma para cada parâmetro do método: nível d’água (profundidade do topo do aquífero), recarga, material do aquífero, tipo de material do solo, material da zona vadosa e condutividade hidráulica, englobando os meses referentes ao período de chuva (novembro a março), do ano de 2014. Foram utilizados dados de 21 poços de monitoramento para o parâmetro condutividade hidráulica, 60 poços para profundidade do topo do aquífero e recarga, e 51 poços para material do aquífero, tipo de material do solo e impacto da zona vadosa.
A distribuição espacial dos poços de monitoramento utilizados é representada na Figura 3.
41 Figura 4. Poços de monitoramento da área Tancagem Inferior – RECAP.
42 Nessas planilhas foram tabelados os valores das coordenadas UTM dos pontos de análise, cota topográfica, poços de monitoramento da área Tancagem Inferior da RECAP, e os respectivos valores de risco dos parâmetros DRASTIC (coluna Z).
Posteriormente foram tabeladas as concentrações de TPH Total, correspondentes à 14 poços de monitoramento, seguindo o mesmo padrão de tabulação dos dados (X, Y e Z), sendo X e Y os valores das coordenadas nos pontos de análise e Z a concentração do contaminante.
6.5. Interpolação dos dados espaciais
Os algoritmos utilizados na interpolação dos dados foram: krigagem (kriging) para condutividade hidráulica, e mínima curvatura (minimum curvature) para profundidade do topo do aquífero, material do aquífero e tipo de material do solo, tendo em vista que a escolha do método de interpolação foi definida seguindo a opção que melhor representava os dados espacialmente. Os parâmetros, recarga do aquífero e material da zona vadosa não foram interpolados a partir da opção Gridding Method uma vez que apresentavam apenas um único valor de risco.
A partir das planilhas com os poços de monitoramento da área de estudo para os parâmetros DRASTIC citados anteriormente foram gerados os grids por meio do menu Grid > Data, conforme Figura 4. O método de interpolação (Gridding Method) foi empregado para os demais parâmetros seguindo o mesmo procedimento. Ao clicar em OK gera-se um arquivo com a extensão GRD.
6.6. Mapa de contorno
Para a elaboração dos mapas de contorno utilizou-se a opção Map > New > Contour Map do software Surfer, escolhendo em seguida o arquivo de malha (.GRD) para cada parâmetro DRASTIC, gerado pelo procedimento anterior de interpolação.
43 Figura 5. Janela do software Surfer com o procedimento de interpolação a partir da planilha de dados.
Legenda 1. Método de interpolação por Krigagem aplicado ao parâmetro condutividade hidráulica (C ou K). As colunas X e Y representam as coordenadas dos pontos e a coluna Z o risco associado aos valores de K.
6.7. Ferramenta de reclassificação
Os grids exportados do Surfer foram reclassificados no software QGIS versão 3.2.3 a partir da ferramenta Reclassify by table no menu Processar > Caixa de Ferramentas, para reclassificar os valores dos pixels das imagens de entrada usando uma tabela com regras estabelecidas.
Para os parâmetros de recarga e material da zona vadosa não foi realizada a reclassificação por apresentarem apenas um valor de risco em toda a área, não se fazendo necessária a utilização de uma regra. Para o parâmetro topografia, foi gerado um mapa de relevo da área de estudo, cujo procedimento é descrito a seguir.
44
6.8. Mapa de declividade
Para a elaboração do mapa de declividade da área Tancagem Inferior – RECAP foi utilizada a imagem ALOS PALSAR com resolução de 12,5 m, manipulada no software QGIS, a fim de recortar a imagem no limite da área de estudo e reclassificá-la com os valores de declividade referentes ao Método DRASTIC.
6.9. Mapa de vulnerabilidade
A partir dos mapas de entrada reclassificados no QGIS para os parâmetros: profundidade do topo do aquífero, material do aquífero, tipo de material do solo e condutividade hidráulica, bem como os mapas de recarga, material da zona vadosa e de relevo, aplicou-se a calculadora raster, menu raster (Figura 7), realizando a somatória de cada fator de interesse multiplicado por seu respectivo peso. A partir desse procedimento foi gerado o mapa final de vulnerabilidade do aquífero. Segue abaixo representação da equação do método DRASTIC no software QGIS.
45
6.10. Mapa potenciométrico
Para a elaboração do mapa potenciométrico foi gerada uma planilha com os valores de cota topográfica dos 60 poços de monitoramento da área Tancagem Inferior da Refinaria de Capuava (RECAP), e os respectivos valores de profundidade do topo do aquífero (nível d’água). Foi efetuada a subtração do valor da cota topográfica pelo valor de nível d’água, obtendo-se dessa forma, a carga hidráulica.
No software Surfer foi gerado um grid a partir dos valores de carga hidráulica dos poços de monitoramento, sendo posteriormente aplicada a função Contour Map, para elaboração do mapa potenciométrico. Foi gerado ainda, a partir do grid com os valores de carga hidráulica, o mapa de vetores correspondente ao fluxo da água subterrânea, utilizando a ferramenta New 1 – Grid Vector Map.
7. RESULTADOS
Os resultados obtidos a partir dos poços de monitoramento da área Tancagem Inferior da Refinaria de Capuava (RECAP) para os parâmetros profundidade do topo do aquífero, material do aquífero, tipo de material do solo, impacto da zona vadosa e condutividade hidráulica são apresentados na Tabela 10, onde estão dispostos os intervalos de cada parâmetro e seus respectivos índices associados.
46 Tabela 10. Resultados dos parâmetros DRASTIC na área Tancagem Inferior – RECAP.
Número Poço Longitude Latitude NA (m) Índice Material do Aquífero Índice Tipo de Solo Índice Zona Vadosa Índice K (cm/s) Índice 1 RECAP-TCI-PM-01A 349.064,73 7.383.950,58 4,05 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 2 RECAP-TCI-PM-05A 349.265,16 7.384.269,20 2,15 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 3 RECAP-TCI-PM-07A 349.293,42 7.384.158,89 6,90 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 4 RECAP-TCI-PM-11 349.273,08 7.384.285,12 2,45 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 7,86E-05 1 5 RECAP-TCI-PM-11A 349.272,25 7.384.284,19 2,95 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 1,34E-05 1 6 RECAP-TCI-PM-12 349.244,52 7.384.018,14 3,78 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 7 RECAP-TCI-PM-13 349.270,43 7.384.240,89 3,00 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 8 RECAP-TCI-PM-13A 349.269,65 7.384.240,15 3,60 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 9 RECAP-TCI-PM-14 349.300,32 7.384.239,13 1,31 10 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 2,93E-05 1 10 RECAP-TCI-PM-14A 349.300,86 7.384.238,17 1,83 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 4,00E-05 1 11 RECAP-TCI-PM-15 349.286,11 7.384.217,81 2,85 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 12 RECAP-TCI-PM-16 349.294,58 7.384.204,27 6,60 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 13 RECAP-TCI-PM-16A 349.294,93 7.384.203,45 3,07 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 14 RECAP-TCI-PM-17 349.297,90 7.384.188,74 6,73 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 4,11E-05 1 15 RECAP-TCI-PM-18 349.319,16 7.384.200,83 5,73 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 16 RECAP-TCI-PM-19 349.312,02 7.384.174,15 1,33 10 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ----
47
17 RECAP-TCI-PM-20 349.297,21 7.384.137,42 5,43 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 3,08E-03 1 18 RECAP-TCI-PM-20A 349.296,27 7.384.136,72 4,49 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 4,26E-04 1 19 RECAP-TCI-PM-21 349.285,53 7.384.180,37 10,78 5 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 20 RECAP-TCI-PM-21A 349.284,82 7.384.179,94 8,45 7 Arenito 6 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 21 RECAP-TCI-PM-22 349.235,56 7.384.154,78 1,90 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 22 RECAP-TCI-PM-23 349.224,58 7.384.225,92 2,05 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 8,57E-05 1 23 RECAP-TCI-PM-24 349.134,55 7.384.180,48 4,00 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 3,02E-05 1 24 RECAP-TCI-PM-25 349.061,08 7.384.135,82 3,08 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 1,02E-04 1 25 RECAP-TCI-PM-26 349.098,16 7.384.098,26 6,69 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 26 RECAP-TCI-PM-27 349.128,73 7.384.026,97 1,07 10 Arenito 6 Franco arenoso 6 Xisto 3 2,99E-04 1 27 RECAP-TCI-PM-28 349.196,69 7.384.090,49 1,32 10 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 28 RECAP-TCI-PM-29 349.216,97 7.384.000,35 1,70 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 4,35E-04 1 29 RECAP-TCI-PM-30 349.222,47 7.383.985,31 1,79 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 30 RECAP-TCI-PM-31 349.219,49 7.383.969,81 2,85 9 Arenito 6 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 31 RECAP-TCI-PM-32 349.232,75 7.383.976,30 4,79 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 32 RECAP-TCI-PM-33 349.235,80 7.383.996,45 1,87 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 33 RECAP-TCI-PM-34 349.191,23 7.383.956,89 6,36 7 Arenito 6 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 34 RECAP-TCI-PM-35 349.146,55 7.383.910,05 7,29 7 Arenito 6 Franco argiloso 3 Xisto 3 5,16E-05 1 35 RECAP-TCI-PM-36 349.086,39 7.383.936,36 3,47 9 Arenito 6 Franco arenoso 6 Xisto 3 1,01E-04 1 36 RECAP-TCI-PM-36A 349.087,00 7.383.937,18 3,75 9 Arenito 6 Franco arenoso 6 Xisto 3 4,07E-04 1 37 RECAP-TCI-PM-37 349.103,46 7.383.960,27 2,04 9 Arenito 6 Franco arenoso 6 Xisto 3 ---- ----
48
38 RECAP-TCI-PM-38 349.035,70 7.383.987,95 2,95 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 39 RECAP-TCI-PM-39 349.072,18 7.383.999,06 2,38 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 9,91E-03 2 40 RECAP-TCI-PM-39A 349.071,36 7.383.999,90 2,28 9 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 1,48E-04 1 41 RECAP-TCI-PM-40 349.022,70 7.384.032,70 6,60 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 6,01E-05 1 42 RECAP-TCI-PM-41 349.021,66 7.384.033,67 6,50 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 43 RECAP-TCI-PM-41A 349.015,83 7.384.046,36 8,54 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 44 RECAP-TCI-PM-42 349.030,72 7.384.017,21 6,98 7 Arenito 6 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 45 RECAP-TCI-PM-43 349.009,65 7.384.065,92 6,29 7 Arenito 6 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 46 RECAP-TCI-PM-44 349.004,83 7.384.113,93 6,17 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 4,50E-05 1 47 RECAP-TCI-PM-45 349.027,26 7.384.075,98 5,71 7 Arenito 6 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 48 RECAP-TCI-PM-46 349.041,97 7.384.062,52 5,71 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 1,08E-04 1 49 RECAP-TCI-PM-46A 349.041,31 7.384.063,60 5,78 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 9,53E-05 1 50 RECAP-TCI-PM-47 349.008,28 7.384.022,81 5,42 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ---- 51 RECAP-TCI-PM-47A 349.007,69 7.384.023,81 5,75 7 Xisto 2 Franco argiloso 3 Xisto 3 ---- ----
52 PME-01 349.064,25 7.383.949,94 2,65 9 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
53 PME-02 349.018,83 7.384.061,77 6,00 7 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
54 PME-03 349.073,13 7.384.174,36 2,38 9 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
55 PME-04 349.156,98 7.384.225,41 1,82 9 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
49
57 PME-06 349.328,10 7.384.246,95 1,25 10 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
58 PME-07 349.294,49 7.384.159,57 1,89 9 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
59 PME-08 349.179,31 7.384.113,40 2,85 9 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
